CN105525982A - 用于内燃发动机的预燃室组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃发动机(10)的预燃室组件(60)。预燃室组件(60)可包括预燃室下部(80)和预燃室上部(70)，该预燃室下部和预燃室上部包括至少一个燃料供给通道，两者限定出预燃室(68)且可彼此安装。预燃室组件还可包括设置在预燃室上部和预燃室下部(70，80)中的至少一者中的至少一个燃料蓄积腔室。燃料蓄积腔室可围绕预燃室的纵向轴线至少部分地周向延伸并且可与至少一个燃料供给通道流体连接。预燃室组件(60)还可包括设置在预燃室上部和预燃室下部中的至少一者中并且构造成将至少一个燃料蓄积腔室与预燃室(68)流体连接的至少一个燃料通路。至少一个燃料通路中的每个燃料通路均沿着基本位于与纵向轴线(63)垂直的平面内的相应燃料通路轴线延伸。

Description

用于内燃发动机的预燃室组件
技术领域
本发明总体涉及一种用于内燃发动机的预燃室组件。本发明还涉及一种内燃发动机、一种预燃室上部和一种预燃室下部。
背景技术
例如至少部分依赖于气态燃料运行的内燃发动机通常需要点火装置(也称作预燃室组件)来点燃气态燃料和空气的混合物。包括预燃室的预燃室组件可具有部分地突伸到预燃室中的火花塞。这种预燃室组件还可包括用于向预燃室中供给一定量的燃料的燃料供给源。当空气/燃料混合物在预燃室内点燃后，火焰可经设置在预燃室中的孔口前移到主燃烧室内，在此火焰可点燃主要量的燃料和空气量以用于运转内燃发动机。
US2014/0251259A1公开了一种用于内燃发动机的预燃室系统。该预燃室系统包括用于将预燃室与内燃发动机的燃烧室连接的立管通道和用于影响预燃室中的气体的流动的引导装置。
JP2008-169706A公开了一种辅助燃烧室型发动机，该发动机包括面向活塞的主燃烧室和经由喷嘴端口与主燃烧室连通的辅助燃烧室。
本发明至少部分针对于改善或克服现有技术系统的一个或多个方面。
发明内容
根据本发明的一方面，公开了一种用于内燃发动机的预燃室组件。预燃室组件可包括限定出预燃室的至少一部分的预燃室下部和限定出预燃室的其余部分并且可安装到预燃室下部的预燃室上部。预燃室上部可包括至少一个燃料供给通道。预燃室下部和预燃室上部可限定出预燃室组件的纵向轴线。预燃室组件还可包括设置在预燃室上部和预燃室下部中的至少一者中并围绕纵向轴线至少部分地周向延伸的至少一个燃料蓄积腔室。燃料蓄积腔室可与至少一个燃料供给通道流体连接。预燃室组件还可包括设置在预燃室上部和预燃室下部中的至少一者中并且构造成将所述至少一个燃料蓄积腔室与预燃室流体连接的至少一个燃料通路。所述至少一个燃料通路中的每个燃料通路均可沿着基本位于与纵向轴线垂直的平面内的相应燃料通路轴线延伸。
根据本发明的另一方面，一种内燃发动机可包括往复地接纳活塞的至少一个气缸和至少一个根据本发明的预燃室组件，所述至少一个气缸和活塞界定出至少一个主燃烧室。至少一个预燃室组件可至少部分地突伸到至少一个主燃烧室中。
根据本发明的另一方面，公开了一种内燃发动机的预燃室组件的预燃室上部。该预燃室上部可构造成安装到包括预燃室的预燃室组件的预燃室下部。该预燃室上部可包括具有纵向轴线并限定出预燃室的至少一部分的预燃室上部本体。该预燃室上部本体可包括至少一个燃料供给通道。该预燃室上部还可包括围绕纵向轴线至少部分地周向延伸并且至少部分地形成在预燃室上部本体中的至少一个燃料蓄积腔室。所述至少一个燃料蓄积腔室可与所述至少一个燃料供给通道流体连接。预燃室上部还可包括至少部分地形成在预燃室上部本体中的至少一个燃料通路。该至少一个燃料通路可构造成将该至少一个燃料蓄积腔室与预燃室流体连接。锁住至少一个燃料通路中的每个燃料通路均可沿着基本位于与纵向轴线垂直的平面内的燃料通路轴线延伸。
根据本发明的另一方面，公开了一种内燃发动机的预燃室组件的预燃室下部。该预燃室下部可构造成安装到包括预燃室的预燃室组件的预燃室上部。该预燃室下部可包括具有纵向轴线并限定出预燃室的至少一部分的预燃室下部本体。该预燃室下部还可包括围绕纵向轴线至少部分地周向延伸并且至少部分地形成在预燃室下部本体中的至少一个燃料蓄积腔室。该预燃室下部还可包括至少部分地形成在预燃室下部本体中的至少一个燃料通路。所述至少一个燃料通路可构造成将所述至少一个燃料蓄积腔室与预燃室流体连接。所述至少一个燃料通路中的每个燃料通路均可沿着基本位于与纵向轴线垂直的平面内的燃料通路轴线延伸。
本发明的其它特征和方面将从下文的描述和附图而显而易见。
附图说明
图1是带有安装在内燃发动机的气缸盖中的预燃室组件的内燃发动机的概略剖视图；
图2是更详细地示出的带有安装好的预燃室组件的气缸盖的概略剖视图；
图3是根据本发明一实施例的包括预燃室上部的图2的预燃室组件的剖视图；
图4是沿着图3的线I-I截取的预燃室上部的局部剖视图；
图5是根据本发明的另一方面的预燃室上部的局部剖视图；
图6是根据本发明的另一实施例的包括预燃室上部的预燃室组件的剖视图；
图7是图6的用圆“Z”标示的部分的放大图；
图8是沿着图6的线II-II截取的预燃室上部的局部剖视图；
图9是根据本发明的另一方面的预燃室上部的局部剖视图；
图10是根据本发明的另一方面的预燃室上部的局部剖视图；和
图11是根据本发明的另一方面的预燃室上部的局部剖视图。
具体实施方式
以下是对本发明的示例性实施例的详细描述。文中所述和附图所示的示例性实施例旨在教导本发明的原理，从而使本领域的普通技术人员能够在许多不同的环境中并针对许多不同应用实施并使用本发明。因此，示例性实施例并非旨在成为且不应该被认为是对专利保护范围的限制性说明。确切而言，专利保护范围应该通过所附权利要求来限定。
本发明可至少部分基于以下认识：通过在预燃室组件的预燃室上部和预燃室下部之间的界面处设置至少一个燃料通路，能更可靠地向预燃室组件供给燃料。
本发明还可至少部分基于以下认识：如果至少一个燃料通路可沿着位于与由预燃室上部和预燃室下部限定出的纵向轴线基本垂直的平面内的轴线延伸，则可改善燃料的供给。如果至少一个燃料通路在与纵向轴线基本垂直的平面内延伸，则仅由至少一个燃料通路供给到预燃室的全部燃料在与纵向轴线垂直的平面内具有动量分量。因而，供给到预燃室的全部燃料可进入由预燃室上部限定出的预燃室的上部，并且可以不经形成在预燃室的下部中的孔口绕开预燃室的上部。因此，所供给的燃料可更有效地涌入预燃室中，并且更高效地增浓预燃室中的燃料-空气混合物。
然而，在与由预燃室上部和预燃室下部限定出的纵向轴线基本垂直的平面内设置燃料通路可能存在制造局限性。例如，在燃料通路的制造期间，可能发生燃料通路的错位。
因而，本发明还可至少部分基于以下认识：如果燃料通路形成在预燃室上部和预燃室下部之间的界面处，则可更可靠地设置位于与纵向轴线基本垂直的平面内的燃料通路。这是因为，这种情况下，例如通过在预燃室上部与预燃室下部之间的界面处铣槽，可以为燃料通路提供更少的机械加工。
本发明还可至少部分基于以下认识：通过相对于纵向轴线以倾斜方式设置所述至少一个燃料通路，可产生所喷射的燃料的旋流，该旋流又可增加预燃室内的湍流，并因而增强所喷射的燃料与预燃室中已经存在的燃料-空气混合物的混合。
本发明还可至少部分基于以下认识：可通过使至少一个燃料供给通道与至少一个燃料通路交汇来形成至少一个燃料蓄积腔室。当至少一个燃料供给通道由至少一个燃料供给通道和至少一个燃料通路的交汇区域限定时，不需要额外的制造工序来形成燃料蓄积腔室，且因此可更高效地制造预燃室。
本发明还可至少部分基于以下认识：根据供给到预燃室的燃料的流量，至少一个燃料通路可确定尺寸成使得预燃室内产生的火焰可在至少一个燃料通路中被熄灭，且因而可防止火焰闪回到至少一个燃料蓄积腔室中或至少一个燃料供给通道中。特别地，包括至少一个燃料通路的预燃室上部和预燃室下部本体可吸收火焰的热，由此淬熄火焰并最终熄灭火焰。由于火焰可在至少一个燃料通路中被熄灭，所以可防止燃料通路内的残留燃料的点燃，这可以使得产生较少的烟灰。
现在参照附图，内燃发动机10的一个示例性实施例在图1中被示出。内燃发动机10可包括未示出的部件，例如燃料系统、空气系统、冷却系统、周边设备、传动系构件、涡轮增压器等。出于本发明的目的，内燃发动机10可以是四冲程气态燃料内燃发动机。然而，本领域技术人员将认识到，气态燃料内燃发动机10可以是将使用预燃室的任意类型的发动机(二冲程发动机、涡轮发动机、燃气发动机、柴油发动机、天然气发动机、丙烷发动机等)。此外，内燃发动机10可具有任意尺寸，具有任意数目的气缸，并且具有任意构型(“V”形构型、直列构型、径向构型等)。内燃发动机10可用来驱动任意机器或其它设备，包括机车应用、公路卡车或车辆、非公路卡车或机器、土方设备、发电机、航天应用、海洋应用、泵、静止设备或其它发动机驱动的应用。
内燃发动机10可包括具有多个气缸14(图1中示出了其中一个)的发动机缸体12。活塞16可以可滑动地设置在气缸(或气缸套)14内以在上死点位置与下死点位置之间往复运动。连杆18可将活塞16与曲轴22的偏心曲柄销20连接，使得活塞16的往复运动可引起曲轴22的旋转。
内燃发动机10还可包括气缸盖24，该气缸盖与发动机缸体12接合以覆盖气缸14，由此界定出主燃烧室26。气缸盖24可限定出可分别允许进气进入主燃烧室26中和排气离开主燃烧室26的进气口和排气口28。发动机气门30可定位成选择性地打开和关闭开口28。每个气缸14都可包括多个进气口和排气口28。
内燃发动机10可包括一系列气门致动组件40(图1中示出了其中一个)。每个气缸14可设置有多个气门致动组件40。例如，一个气门致动组件可用来打开和关闭进气门，而另一个气门致动组件可设置成打开和关闭排气门。
气门致动组件40可包括摇臂46。摇臂46可以枢转地安装在气缸盖24中并且可在一端附接到发动机气门30且可在另一端附接到推杆48。摇臂46围绕其支点50的摆动可引起发动机气门30在打开位置与关闭位置之间移动。气门致动组件40还可包括可朝向关闭位置(即，关闭进气和排气开口28)偏压发动机气门30的气门弹簧52。
推杆48的另一端可与挺杆54接合，该挺杆54可与凸轮轴56接合。凸轮轴56可与曲轴22可操作地接合。凸轮轴56可以以对本领域技术人员来说显而易见的任意方式与曲轴22连接，其中曲轴22的旋转可引起凸轮轴56的旋转。例如，凸轮轴56可通过齿轮系/传动机构(未示出)与曲轴22连接。
如图1所示，第一凸轮桃58可设置在凸轮轴56上以与挺杆54接合。本领域技术人员可认识到，凸轮轴56可包括另外的凸轮桃以与其它挺杆接合以便致动另外的发动机气门。
内燃发动机10还可包括在发动机气门30之间定位在气缸盖24内的预燃室组件60(也称为预燃室点火装置)。预燃室组件60可采用多种方式构成。可以使用能够定位在气缸盖24内以支持主燃烧室26外部的燃烧事件并且将该燃烧引导到主燃烧室26中的任意组件。
参照图2，更详细地示出了图1的预燃室组件60。限定出纵向轴线63的预燃室组件60可从气缸盖24延伸到主燃烧室26内。在所示的实施例中，预燃室组件60可包括预燃室上部70和可拆卸地安装到预燃室上部70的预燃室下部80。如图2所示，预燃室上部70设置在预燃室下部80上方。在图2中，预燃室部上部70与预燃室下部80之间的分隔用点划线C表示。
预燃室组件60可经由例如紧固装置61附接在气缸盖24上。在装配状态下，紧固装置61可至少部分地朝向主燃烧室26(图2中沿向下的方向)迫压预燃室组件60。在相反侧，预燃室组件60与凸缘114接触，使得预燃室上部70和预燃室下部80被至少部分地压缩，由此形成稳固的装置。在此状态下，预燃室上部70和预燃室下部80相对于轴向位移和旋转相对于彼此被固定。预燃室上部70可大体呈圆柱形且可由任意合适的材料制成。
凸缘114可贴靠着主燃烧室26被密封。凸缘114可相对于纵向轴线63横向延伸并且可设置成贴靠着设置在气缸盖24中的密封面116密封，以防止主燃烧室26与第一冷却流体通路32和第二冷却流体通路34之间的泄漏。
预燃室上部70可构造成将火花塞62容纳在其中，使得火花塞62的发火端至少部分地突伸到设置在预燃室组件60内的预燃室68中。本发明的上下文中的火花塞62可指本领域中可获得的任意合适的点火装置。
预燃室下部80可大体呈圆柱形并且可安装在预燃室上部70上。优选地，预燃室下部80可以可拆卸地安装到预燃室上部70。这可允许在预燃室下部80磨损的情况下，尤其在预燃室末端81或孔口83磨损的情况下，例如，以新的预燃室下部替换预燃室下部80。例如，在发动机运转例如约15,000小时的使用时间之后，可更换预燃室下部80。预燃室上部80可被铸造为大体构型并随后按需加工成最终尺寸。在一些实施例中，预燃室下部80可由实心材料块加工而成。在又一些实施例中，预燃室下部80可烧结而成，或采用本领域中已知的任意其它合适的方式制成。
预燃室上部70可具有可适合接纳火花塞62的台阶状孔64。台阶状孔64可具有适合接纳火花塞62的一端的火花塞安装孔66。火花塞安装孔66可包括适合与火花塞62的端部上的螺纹接合的螺纹。台阶状孔64可限定出可适合与火花塞62密封接触的密封面65。
参照图3，示出了预燃室组件60的剖视图。预燃室下部80包括大体呈圆柱形且可经设置在气缸盖24中的孔120至少部分地突伸到主燃烧室26中的预燃室末端部81。
预燃室上部70和预燃室下部80各自都限定出预燃室68的至少一部分。具体地，预燃室下部80限定出预燃室68的至少一部分，而预燃室上部70限定出预燃室68的其余部分。因而，预燃室上部70和预燃室下部80共同限定出预燃室68。火花塞62的电极端可至少部分地突伸到预燃室68中(参见图2)。
具有大致圆顶形状的预燃室末端部81可包括多个间隔开的、沿径向方向取向的孔口83。多个孔口83可将预燃室68与主燃烧室26流体连接。多个孔口83可构造成将呈预定图案的燃烧燃料例如膨胀的气体从预燃室68引导到主燃烧室26中并且将燃料-空气混合物从主燃烧室26引导到预燃室68中。
如图3进一步所示，预燃室上部70包括预燃室上部本体71和燃料供给通道76，燃料供给通道76与预燃室68并与包括例如燃料储器、燃料泵、控制阀和构造成向预燃室68提供燃料的又一些元件的燃料系统(图中未明确示出)流体连接。燃料供给通道76构造成接收例如气态燃料并且将燃料供给到预燃室68中。燃料供给通道76还可构造成在控制阀接纳部73处容纳控制阀(图3中未示出)以用于控制燃料向预燃室68中的供给。控制阀接纳部73可包括具有用于与控制阀密封接合的密封面74的台阶状孔。在一些实施例中，如例如图10所示，预燃室上部70可包括多于一个的燃料供给通道76。燃料供给通道76中的每一个燃料供给通道经由控制阀连接部75与控制阀接纳部73流体连接。
预燃室上部70可例如经由焊接、钎焊、螺纹连接、螺栓连接、形状配合或任意其它合适的紧固手段安装到预燃室下部80。预燃室下部80包括构造成与预燃室上部70的环形突起72接合的预燃室下部本体82。例如，预燃室上部70和预燃室下部80经由设置在环形突起72的内周面上和预燃室下部本体72的外周面上的螺纹(图中未示出)彼此安装。在一些实施例中，预燃室上部70和预燃室下部80通过焊接、尤其经由围绕预燃室上部70和预燃室下部80的外周延伸的激光焊缝彼此安装。
如图3进一步所示，预燃室上部本体71包括设置在预燃室上部70与预燃室下部80之间的界面处的至少一个燃料通路78。在图3所示的实施例中，至少一个燃料通路78形成在预燃室上部本体71中。如图所示，预燃室上部本体71包括一个燃料通路78。在一些实施例中，预燃室上部本体71可包括多于一个的燃料通路78，如稍后将参照例如图5、10和11将示出的。燃料通路78还可具有不同尺寸。在一些实施例中，代替形成在预燃室上部本体71中，至少一个燃料通路78可至少部分地形成在预燃室下部本体82中。
如可见的，燃料通路78位于与纵向轴线63基本垂直的平面内。因而，由燃料通路78经由燃料供给通道76供给到预燃室68的全部燃料仅在与纵向轴线63垂直的平面内具有动量分量。因此，供给到预燃室68的燃料仅在由预燃室上部70限定出的预燃室68的上部中进入预燃室68，且不在由预燃室下部80限定出的预燃室68的下部中流动，由此不绕开预燃室68并经孔口83离开预燃室68。通过将燃料通路78形成为使得燃料通路78位于与纵向轴线63基本垂直的平面内，供给到预燃室68的燃料因此可具有比相对于纵向轴线63在轴向上也具有动量分量的进入预燃室68的燃料长的停留时间。
预燃室上部本体71还限定出并且包括燃料蓄积腔室77。燃料蓄积腔室77构造成将至少一个燃料供给通道76与至少一个燃料通路78流体连接。燃料蓄积腔室77在预燃室68的径向外侧配置在预燃室上部70与预燃室下部80之间的界面处。燃料蓄积腔室77在相对于纵向轴线63沿轴向方向看时具有在该具体实施例中比燃料通路78的轴向延伸尺寸大的轴向延伸尺寸。在一些实施例中，燃料蓄积腔室77的轴向延伸尺寸可与燃料通路78的轴向延伸尺寸相同或比它小。此外，燃料蓄积腔室77在相对于纵向轴线63沿径向方向看时具有在该具体实施例中比燃料供给通道76的径向延伸尺寸大的径向延伸尺寸。此外，燃料蓄积腔室77围绕纵向轴线63至少部分地周向延伸，如参照图4时将更清楚地看到的。
在一些实施例中，密封圈(未示出)可配置在预燃室上部70和预燃室下部80之间，该密封圈构造成将燃料蓄积腔室77密封成与环境隔离，尤其是与第二冷却流体通路34隔离(参见图2)。该密封圈可位于燃料蓄积腔室78的相对于纵向轴线63的径向外侧，配置在形成于预燃室上部70或预燃室下部80中的一者上的沟槽(未示出)中。在预燃室上部70和预燃室下部80被彼此焊接的一些实施例中，可以不设置密封圈。
在图4中，示出了沿着图3的线I-I截取的预燃室上部70的局部剖视图。已经说明的元件具有相同的附图标记，例如预燃室68或火花塞安装孔66。
如图4所示，燃料蓄积腔室77相对于纵向轴线63沿周向延伸。例如，燃料蓄积腔室77相对于纵向轴线63沿周向延伸约10°或10°以上。燃料蓄积腔室77将燃料供给通道76与燃料通路78流体连接。因此，燃料蓄积腔室77可具有形成为使得燃料蓄积腔室77可至少部分地与燃料供给通道76和燃料通路78连接的截面积。在图4所示的实施例中，燃料蓄积腔室77具有直径比燃料供给通道76和燃料通路78的直径大的圆形截面。在一些实施例中，燃料蓄积腔室77可具有与燃料供给通道76和/或燃料通路78相同或比它们小的直径。燃料蓄积腔室77可以是例如具有圆形截面的孔。在一些实施例中，燃料蓄积腔室77可具有其它形状的截面，例如矩形截面、椭圆形截面、或适合于将燃料供给通道76与燃料通路78流体连接的任意其它形状的截面。例如，燃料蓄积腔室77可以是形成在预燃室上部70中的凹窝，该凹窝相对于纵向轴线63沿轴向方向从预燃室上部70和预燃室下部80之间的界面延伸。
此外，燃料通路78沿着相对于纵向轴线63沿径向方向400延伸的燃料通路轴线79延伸。如上所述，燃料通路78与燃料蓄积腔室77流体连接。燃料通路78可圆形横截面、半圆形横截面、椭圆形横截面、矩形横截面、或适合于将燃料蓄积腔室77与预燃室68流体连接的任意其它横截面形状。例如，燃料通路78可以是钻孔、通道或类似结构。在一些实施例中，燃料通路78可在预燃室上部70和/或预燃室下部80之间的界面处被铣削。
燃料供给通道76可具有在例如约1mm至约5mm的范围内的直径，或更大的直径，例如8mm。燃料蓄积腔室77可包括在例如约0.75mm2至约20mm2的范围内的横截面积，而燃料通路78可包括从例如0.1mm2至约20mm2的横截面积。燃料供给通道76、燃料蓄积腔室77和/或燃料通路78可具有相同或不同尺寸。
图5示出了本发明的另一实施例，其中燃料通路78包括第一燃料通路781和第二燃料通路782。第一燃料通路和第二燃料通路781、782与燃料蓄积腔室77流体连接。在所示的实施例中，第一燃料通路和第二燃料通路781、782经由在预燃室上部本体71内限定出燃料蓄积腔室77的边界770与燃料蓄积腔室77连接。在一些实施例中，多于两个燃料通路，例如三个、四个或更多个燃料通路可与燃料蓄积腔室77流体连接，这取决于预燃室68的燃料流量和尺寸。
如可见的，第一燃料通路781沿着第一燃料通路轴线791延伸，而第二燃料通路782沿着第二燃料通路轴线792延伸。第一燃料通路轴线和第二燃料通路轴线791、792两者都相对于纵向轴线63以倾斜方式延伸。因而，第一燃料通路轴线或第二燃料通路轴线791、792两者都不与纵向轴线63相交。
第一燃料通路轴线791与纵向轴线63的径向方向400形成第一角度α，而第二燃料通路轴线792与纵向轴线63的径向方向400形成第二角度β。第一角度α可在约0°至约60°的范围内，而第二角度β可在约0°至约60°的范围内。
第一燃料通路轴线和第二燃料通路轴线791、792在公共点793处相交，由此形成V形构型。通过以V形构型供给燃料，经由第一燃料通路781进入预燃室68的燃料在预燃室68中产生第一涡流，而经由第二燃料通路782进入预燃室68的燃料在预燃室682中形成与第一涡流反向旋转的第二涡流。通过产生两股反向旋转的涡流，可增加预燃室68中的湍流并且可增强混合。
如在图5中可见的，公共点793配置在燃料蓄积腔室77内和燃料供给通道76内。在一些实施例中，公共点793可配置在燃料供给通道76的外侧和/或燃料蓄积腔室77的外侧。
第一角度α和第二角度β可如图5所示具有相同大小，或可具有不同大小。在一些实施例中，第一燃料通路轴线和第二燃料通路轴线791、792中仅一者可相对于纵向轴线63以倾斜方式延伸，而第一燃料通路轴线和第二燃料通路791、792中的另一者可相对于纵向轴线63沿径向方向延伸，取决于要在预燃室68中实现的流动剖面和湍流水平。例如，第一角度α和第二角度β中的一者可为0°，而第一角度α和第二角度β中的另一者可大于0°。
在一些实施例中，第一角度α和第二角度β中的一者可小于0°，例如-5°以下。
图6是预燃室组件60的类似于图3的剖视图。图6中的预燃室组件60与图3中的预燃室组件的不同之处在于，燃料蓄积腔室77仅由燃料供给通道76和燃料通路78的交汇区域限定。同样，上面已经说明的元件具有相同的附图标记。
为了更好地图示出交汇区域，图7示出图6中用圆“Z”标示的燃料蓄积腔室77的详图。如可见的，燃料蓄积腔室77是通过使燃料供给通道76与燃料通路78交汇而形成的。因而，燃料蓄积腔室77向如用矩形表示的通过燃料供给通道76和燃料通路78的相交形成的交汇区域缩小。通过使燃料供给通道76与燃料通路78交汇而不单独形成燃料蓄积腔室77，可减少预燃室组件60的制造期间的制造工序。例如，可通过在预燃室上部本体71中钻孔以形成燃料供给通道76并铣削预燃室上部70和预燃室下部80之间的界面以形成燃料通路78来实现燃料供给通路76和燃料通路78的交汇。
燃料供给通道76和燃料通路78的交汇区域也可参照图8来说明，图8示出沿着图6的线II-II截取的预燃室上部70的局部剖视图。因此，交汇区域包括径向延伸尺寸100(参见图7)、轴向延伸尺寸200(参见图7)和周向延伸尺寸300(参见图8)。当燃料供给通道76与燃料通路78交汇以形成如上所述的燃料蓄积腔室77时，径向延伸尺寸100具有与燃料供给通道76的径向延伸尺寸相同的大小，轴向延伸尺寸200具有与燃料通路78的轴向延伸尺寸相同的大小，而周向延伸尺寸300具有与燃料通路78的周向延伸尺寸相同的大小。径向延伸尺寸、轴向延伸尺寸和周向延伸尺寸以及径向、轴向和周向全都是相对于纵向轴线63提出的。
在一些实施例中，例如图5所示的实施例，其中燃料通路78包括第一燃料通路和第二燃料通路781、782，限定出燃料蓄积腔室77的交汇区域由第一燃料通路781、第二燃料通路782和燃料供给通道76形成。这例如在图9中更清楚地示出，图9除以下外示出图5的V形构型：在图9中，燃料蓄积腔室77被减小为第一燃料通路781、第二燃料通路782和燃料供给通道76的交汇区域。因而，在图9的实施例中，燃料蓄积腔室77仅通过交汇第一燃料通路781、第二燃料通路782和燃料供给通道76而被限定。图9所示的实施例可例如通过在预燃室上部本体71中钻孔以形成燃料供给通道76并铣削预燃室上部70和预燃室下部80之间的界面两次以形成第一燃料通路781和第二燃料通路782来制造。
在其中燃料通路78包括多于两个燃料通路的一些实施例中，通过使多个燃料通路与燃料供给通道76交汇来限定出燃料蓄积腔室77。同样，多个燃料通路可例如通过铣削预燃室上部70和预燃室下部80之间的界面多次来制造。
图10示出了包括与燃料供给通道76交汇以形成燃料蓄积腔室77的单个燃料通路78的预燃室上部70的另一实施例。同样，在所示的实施例中，燃料蓄积腔室77仅由燃料供给通道76和燃料通路78的交汇区域限定。此外，燃料通路78沿着相对于纵向轴线63的径向方向400以倾斜方式延伸的燃料通路轴线79延伸。燃料通路轴线79与径向方向400之间的角度α可在约0°至约60°的范围内。
通过相对于纵向轴线63以倾斜方式配置燃料通路78，可对进入预燃室68的燃料分配涡流运动。涡流运动可增加预燃室68内的湍流，并因而增强进入的燃料与预燃室68中已经存在的燃料-空气混合物的混合。如图10所示，旋流相对于图10沿逆时针方向。在一些实施例中，旋流可沿顺时针方向。因而，燃料通路轴线79与径向方向400之间的角度α也可在约-60°至约0°的范围内。
图11示出除以下外与图10所示的实施例相似的预燃室上部70的另一实施例：在图11所示的实施例中，预燃室上部70包括第一燃料通路781和第二燃料通路782。通过使用两个燃料通路代替仅一个燃料通路，可增强对流动分配的旋流。此外，第一燃料通路和第二燃料通路781、782沿着各自的燃料通路轴线791、792延伸。第一燃料通路781相对于纵向轴线63的径向方向401具有第一角度α，而第二燃料通路782相对于纵向轴线63的径向方向402具有第二角度β。在一些实施例中，如图11所示，第一角度α和第二角度β可相等。在另一些实施例中，第一角度α和第二角度β可以不相等。
预燃室上部70包括第一燃料供给通道761和第二燃料供给通道762。第一燃料供给通道和第二燃料供给通道761、762经由控制阀连接部75(在图3中示出)与控制阀接纳部73流体连接。第一燃料供给通道761经由第一燃料蓄积腔室771与第一燃料通路781流体连接，而第二燃料供给通道762经由第二燃料蓄积腔室772与第二燃料通路782流体连接。
此外，第一燃料供给通道761与第一燃料通路781交汇，而第二燃料供给通道762与第二燃料通路782交汇。因而，第一燃料蓄积腔室771仅由第一燃料供给通道761和第一燃料通路781的交汇区域限定，而第二燃料蓄积腔室772仅由第二燃料供给通道762和第二燃料通路782的交汇区域限定。
在一些实施例中，预燃室上部70可包括与相应的燃料通路交汇的多于两个的燃料供给通道，这取决于控制阀连接部75的尺寸。
根据供给到预燃室68的燃料的流速和预燃室68的尺寸，至少一个燃料通路78可确定尺寸成使得预燃室68内产生的火焰在至少一个燃料通路78中被熄灭，且因而可防止火焰向至少一个燃料蓄积腔室77或至少一个燃料供给通道76中闪回。具体地，包括至少一个燃料通路78的预燃室上部本体和预燃室下部本体71、82可吸收火焰热，由此淬熄火焰并最终熄灭火焰。由于火焰可在至少一个燃料通路中被熄灭，所以可防止燃料通路内的残留燃料的点燃，这可以使得产生较少的烟灰。
工业适用性
在下文中，将参照图1至11描述包括如本文中示例性公开的预燃室组件60的内燃发动机10的运转步骤。适用于所公开的步骤的内燃发动机10是采用预燃室的任意类型的内燃发动机。
在内燃发动机10运转期间，优选地在发动机气门30的关闭正时之后不久或在活塞16位于下死点位置附近时，燃料如气态燃料经由至少一个燃料供给通道76、至少一个燃料蓄积腔室77和至少一个燃料通路78供给到预燃室68而涌入预燃室68中。
由于至少一个燃料通路78在与纵向轴线63基本垂直的平面内延伸，所以经由至少一个燃料通路78供给到预燃室68的全部燃料仅在与纵向轴线63垂直的平面内具有动量分量。因此，进入预燃室68的燃料不会经孔口83离开预燃室68，而是高效地涌入预燃室68中。
然后，在内燃发动机10的压缩冲程期间，至少一定量在进气冲程期间进入主燃烧室26的燃料-空气混合物经由孔口83被压入预燃室68中。由于预燃室68中已经存在的燃料，燃料-空气混合物被增浓，这支持燃料-空气混合物的点燃和因此预燃室68中的点火事件。
在一些实施例中，燃料可在点火事件开始之前不久、因而在活塞16到达上死点位置之前不久经由至少一个燃料供给通道76、至少一个燃料蓄积腔室77和至少一个燃料通路78供给到预燃室68。在燃料在点火事件开始之前不久供给的情况下，进入预燃室68的燃料-空气混合物在火花塞附近被局部地增浓。因此，燃料和空气的稀混合物可被更可靠地点燃，并且在内燃发动机10运转期间可节省燃料。
在至少一个燃料通路78相对于纵向轴线63以倾斜方式延伸(参见图5、9至11)的情况下，可对经由至少一个燃料通路78供给至预燃室68的燃料分配涡流运动。所分配的旋流可引起燃料-空气混合物与所喷射的燃料之间更佳的混合。
在预燃室上部本体71中设置有多个燃料通路78的情况下和/或根据进入预燃室68的燃料的流量，燃料通路78确定尺寸成使得可防止在点火事件期间预燃室68内产生的火焰传播回到至少一个燃料蓄积腔室77中且因此回到至少一个燃料供给通道76中。例如，燃料通路78可具有足以吸收火焰热的表面-体积比，由此淬熄火焰并因此防止任何火焰闪回。
通常，至少一个燃料蓄积腔室和/或至少一个燃料通路可至少部分地设置在预燃室上部和预燃室下部中的一者中。此外，至少一个燃料蓄积腔室77可形成在本文中描述的任意实施例中，使得燃料蓄积腔室仅由至少一个燃料供给通道和至少一个燃料通路的交汇区域限定。
通常，角度α和β指的是绝对值。因而，角度α和β包括正值和负值。尽管文中已描述本发明的优选实施例，但可加入改进和修改而不脱离所附权利要求的范围。

Claims (15)

1.一种用于内燃发动机(10)的预燃室组件(60)，所述预燃室组件(60)包括：
限定出预燃室(68)的至少一部分的预燃室下部(80)；
限定出所述预燃室(68)的其余部分并且能安装到所述预燃室下部(80)的预燃室上部(70)，所述预燃室上部(70)包括至少一个燃料供给通道(76；761，762)，所述预燃室下部(80)和所述预燃室上部(70)限定出所述预燃室组件(60)的纵向轴线(63)；
设置在所述预燃室上部(70)和所述预燃室下部(80)中的至少一者中并且围绕所述纵向轴线(63)至少部分地周向延伸的至少一个燃料蓄积腔室(77)，所述至少一个燃料蓄积腔室(77)与所述至少一个燃料供给通道(76；761，762)流体连接；和
至少一个燃料通路(78；781，782)，所述至少一个燃料通路设置在所述预燃室上部(70)和所述预燃室下部(80)中的至少一者中并且构造成将所述至少一个燃料蓄积腔室(77)与所述预燃室(68)流体连接，
其中，所述至少一个燃料通路(78；781，782)中的每个燃料通路均沿着基本位于与所述纵向轴线(63)垂直的平面内的相应燃料通路轴线(79；791，792)延伸。
2.根据权利要求1所述的预燃室组件(60)，其中，所述至少一个燃料通路(78；781，782)构造成仅在与所述纵向轴线(63)垂直的平面内输送燃料。
3.根据前述权利要求中任一项所述的预燃室组件(60)，其中，所述相应燃料通路轴线(79)相对于所述纵向轴线(63)沿径向方向延伸。
4.根据权利要求1和2中任一项所述的预燃室组件(60)，其中，所述相应燃料通路轴线(79)相对于所述纵向轴线(63)以倾斜方式延伸以在所述预燃室(68)中产生旋流。
5.根据权利要求4所述的预燃室组件(60)，其中，所述相应燃料通路轴线(791，792)与所述纵向轴线(63)的对应径向方向(401，402)之间的角度(α)在约0°到约±60°的范围内。
6.根据权利要求4所述的预燃室组件(60)，其中，所述相应燃料通路轴线(791，792)在公共点(793)处相交或是平行的。
7.根据权利要求6所述的预燃室组件(60)，其中，当所述相应燃料通路轴线(791，792)在公共点(793)处相交时，所述公共点(793)设置在所述至少一个燃料蓄积腔室(77)内。
8.根据前述权利要求中任一项所述的预燃室组件(60)，其中，所述至少一个燃料通路(78)包括沿着第一燃料通路轴线(791)延伸的第一燃料通路(781)和沿着第二燃料通路轴线(792)延伸的第二燃料通路(782)，其中所述第一燃料通路轴线(791)与所述纵向轴线(63)的对应径向方向(401)形成第一角度(α)，并且所述第二燃料通路轴线(792)与所述纵向轴线(63)的对应径向方向(402)形成第二角度(β)，所述第二角度(β)与所述第一角度(α)不同或等于所述第一角度(α)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的预燃室组件(60)，其中，所述至少一个燃料通路(78；781，782)构造成具有足以用于吸收所述预燃室(68)中产生的火焰热的表面-体积比。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的预燃室组件(60)，其中，所述至少一个燃料供给通道(76)包括第一燃料供给通道(761)和第二燃料供给通道(762)，所述第一燃料供给通道(761)经由第一燃料蓄积腔室(771)与第一燃料通路(781)流体连接，且所述第二燃料供给通道(762)经由第二燃料蓄积腔室(772)与第二燃料通路(782)流体连接。
11.根据前述权利要求中任一项所述的预燃室组件(60)，其中，所述至少一个燃料蓄积腔室(77)由所述至少一个燃料通路(78；781，782)和所述至少一个燃料供给通道(76；761，762)的交汇区域限定。
12.根据前述权利要求中任一项所述的预燃室组件(60)，其中，所述至少一个燃料蓄积腔室(77)是形成在所述预燃室上部(70)和所述预燃室下部(80)中的至少一者中的凹窝。
13.一种内燃发动机(10)，包括：
往复地接纳活塞(16)的至少一个气缸(14)，所述至少一个气缸(14)和所述活塞(16)界定出至少一个主燃烧室(26)；和
至少一个根据前述权利要求中任一项所述的预燃室组件(60)，至少一个所述的预燃室组件(60)至少部分地突伸到所述至少一个主燃烧室(26)中。
14.一种内燃发动机(10)的预燃室组件(60)的预燃室上部(70)，所述预燃室上部(70)构造成安装到包括预燃室(68)的所述预燃室组件(60)的预燃室下部(80)，所述预燃室上部(70)包括：
具有纵向轴线(63)并且限定出所述预燃室(68)的至少一部分的预燃室上部本体(71)，所述预燃室上部本体(71)包括至少一个燃料供给通道(76；761，762)；
围绕所述纵向轴线(63)至少部分地周向延伸并且至少部分地形成在所述预燃室上部本体(71)中的至少一个燃料蓄积腔室(77)，所述至少一个燃料蓄积腔室(77)与所述至少一个燃料供给通道(76；761，762)流体连接；和
至少部分地形成在所述预燃室上部本体(71)中的至少一个燃料通路(78；781，782)，所述至少一个燃料通路(78；781，782)构造成将所述至少一个燃料蓄积腔室(77)与所述预燃室(68)流体连接，其中
所述至少一个燃料通路(78；781，782)中的每个燃料通路均沿着基本位于与所述纵向轴线(63)垂直的平面内的相应燃料通路轴线(79；791，792)延伸。
15.一种内燃发动机(10)的预燃室组件(60)的预燃室下部(80)，所述预燃室下部(80)构造成安装到包括预燃室(68)的所述预燃室组件(60)的预燃室上部(70)，所述预燃室下部(80)包括：
具有纵向轴线(63)并且限定出所述预燃室(68)的至少一部分的预燃室下部本体(82)；
围绕所述纵向轴线(63)至少部分地延伸并且至少部分地形成在所述预燃室下部本体(82)中的至少一个燃料蓄积腔室(77)；和
至少部分地形成在所述预燃室下部本体(82)中的至少一个燃料通路(78；781，782)，所述至少一个燃料通路(78；781，782)构造成将所述至少一个燃料蓄积腔室(77)与所述预燃室(68)流体连接，其中
所述至少一个燃料通路(78；781，782)中的每个燃料通路均沿着基本位于与所述纵向轴线(63)垂直的平面内的相应燃料通路轴线(79；791，792)延伸。
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